Биомеханика

1. Второй закон Ньютона. Защита организма от избыточных динамических нагрузок и травматизма.

Второй закон Ньютона: Cила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое той силой ускорение. Формула:

где — ускорение тела, — сила, приложенная к телу, а — масса тела, причём — константа. Закон позволяет вычислить ускорение тела,если известна его — масса и действующая на тело сила :

В Международной системе единиц (СИ) за единицу силы принимается сила, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с². Эта единица называется ньютоном (Н). Ее принимают в СИ за эталон силы:1Н=1(кг*м)/с²

Если на тело одновременно действуют несколько сил (например, и то под силой в формуле, выражающей второй закон Ньютона, нужно понимать равнодействующую всех сил:

Если равнодействующая сила то тело будет оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Существует три вида физических нагрузок:

-статические, при которых имеется длительное напряжение отдельных групп мышц;

- динамические, когда в группах мышц чередуется напряжение и расслабление и "взрывные", характеризующиеся очень сильным и кратковременным напряжением мышц;

-смешанные виды, а также гиподинамия.

Динамические нагрузки могут быть малой, средней и высокой интенсивности. Если физическая нагрузка повышается, потребности организма в энергетическом обеспечении резко повышаются. Растет потребление кислорода.

Наступает "кислородный предел", за которым нагрузка начинает стремительно разрушать организм: идет повреждение мышечной системы, сердца, сосудов, головного мозга, нарушаются газовый, белковый, углеводный, жировой, гормональный и другие виды обмена веществ и т.д.

Для определения физической работоспособности существуют различные способы. Самым простым способом дозирования нагрузок является определение максимального и субмаксимального пульса. Максимальным пульсом называется частота пульса, которая соответствует той работе сердца, при которой достигается максимально возможное потребление кислорода работающими мышцами. Таким образом, максимальный эффект для здоровья мы получаем при нагрузке, соответствующей субмаксимальному пульсу. Для оценки усталости при нагрузках применяется схема определения внешних признаков усталости.

2. Виды деформации. Закон Гука. Коэффициент жесткости. Модуль упругости. Свойства костных тканей.

Деформа́ция — изменение размеров, формы и конфигурации тела в результате действия внешних или внутренних сил. виды деформации:

• растяжение-сжатие – вид деформации тела, возникающий в том случае, если нагрузка к нему прикладывается по его продольной оси
• сдвиг – деформация тела, вызванная касательными напряжениями
• изгиб - деформация, характеризующаяся искривлением оси или сединной поверхности деформируемого объекта под действием внешних сил.
• кручение- возникает в том случае, если нагрузка прикладывается к телу в виде пары сил в его поперечно плоскости.

Зако́н Гу́ка — уравнение теории упругости, связывающее напряжение и деформацию упругой среды. В словесной форме закон звучит следующим образом:

Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации

Для тонкого растяжимого стержня закон Гука имеет вид:

Здесь F — сила натяжения стержня, Δl — абсолютное удлинение (сжатие) стержня, а k называется коэффициентом упругости (или жёсткости).

Коэффициент упругости зависит как от свойств материала, так и от размеров стержня. Можно выделить зависимость от размеров стержня (площади поперечного сечения S и длины L), записав коэффициент упругости как

Коэффициент жёсткости равен силе, вызывающей единичное перемещение в характерной точке (чаще всего в точке приложения силы).

Модуль упругости — общее название нескольких физических величин, характеризующих способность твёрдого тела (материала, вещества) упруго деформироваться при приложении к ним силы.

Абсолютно твердых тел в природе нет, реальные твердые тела могут немного "пружинить" - это и есть упругая деформация. У реальных твердых тел есть предел упругой деформации, т.е. такой предел после которого след от надавливания уже останется и сам не исчезнет.

Свойства костных тканей. Кость является твердым телом, для которого основными свойствами являются прочность и упругость.

Прочность кости - это способность противостоять внешней разрушающей силе. Количественно прочность определяется пределом прочности и зависит от конструкции и состава костной ткани. Каждая кость имеет специфическую форму и сложную внутреннюю конструкцию, позволяющую выдерживать нагрузку в определенной части скелета. Изменение трубчатой структуры кости снижает ее механическую прочность. На прочность существенно влияет и состав кости. При удалении минеральных веществ кость становится резиноподобной, а при удалении органических веществ - хрупкой.

Упругость кости - это свойство приобретать исходную форму после прекращения воздействия факторов внешней среды. Она так же, как и прочность зависит от конструкции и химического состава кости.

Дата добавления: 2014-11-20